“沒有金剛鉆,別攬瓷器活。”金剛石,這個自然界中最硬的物質,被譽為“工業牙齒”,而頂級的金剛石更是鉆石的原材料。在人造金剛石技術尚未成熟之前,天然金剛石價格昂貴,鉆石更是稀有珍品。
然而,中原大地的河南,正在悄悄書寫一場有關鉆石的傳奇故事。從一粒砂到一條鏈,經過多年的持續升級,河南的人造金剛石產業正引領全球走向“鉆石自由”。在鄭州磨料磨具磨削研究所的草坪上,一臺金燦燦的球形裝備靜靜矗立在厚重的巖石基座上,這便是我國超硬材料工業發展的“功勛壓機”。
河南:世界人造金剛石的心臟
金剛石是一種由碳元素組成的礦物,是石墨的同素異形體,也是常見的鉆石的原身。石墨可以在高溫、高壓下形成人造金剛石。人造金剛石具有與天然金剛石相同的超硬、耐磨、抗腐蝕等優良性能,屬于高效、高精、半永久性、環保型先進無機非金屬材料,是生產用于對高硬脆、難加工材料進行鋸、切、磨、鉆等加工工具的核心耗材,使得在精密切削刀具、耐磨器件、半導體及電子器件、低磁探測、光學窗口、聲學應用、生物醫學、珠寶首飾等方面得到廣泛應用,享有“材料之王”的美譽。
在人造金剛石行業中,有這樣一句話:“世界金剛石看中國,中國金剛石看河南”。數據顯示,截至2024年,我國人造金剛石產量已占據全球總產量的95%以上,而河南的產量更是占據了全國的80%以上。
河南省商丘市的柘城縣有著“鉆石之都”的美譽。這個縣城大大小小的鉆石生產車間里,一排排六面頂壓機正在默默運行。在1600℃的高溫高壓下,石墨柱經過兩三周的“孕育”,就能產出1克拉以上的高純度鉆石原石。
以前主要生產機械加工用金剛石,現在通過技術創新,構建了微粉、單晶、鉆石等金剛石制品全鏈條,產品附加值呈幾何級增長。僅柘城縣高新區一個區已入駐金剛石超硬材料及相關配套企業110余家,培育鉆石毛坯及加工銷售鉆石400萬克拉,微粉產量和出口量分別占全國市場份額的70%和50%。
而商丘市只是河南人造金剛石產能的聚集地之一,鄭州、許昌、南陽等地也是人造金剛石及其制品的重要產地,孕育了中南鉆石、黃河旋風、四方達、鄭州華晶等多家行業龍頭和上市公司。企查查最新數據顯示,河南名稱包含“金剛石”的企業數量已超過500家。
從一粒砂到一條鏈:60年的傳奇歷程
談到河南金剛石產業的起步和發展,鄭州磨料磨具磨削研究所(三磨所)是一個無法回避的話題。在三磨所的草坪上,一臺金燦燦的球形裝備矗立在厚重的巖石基座上,這是我國超硬材料工業發展的“功勛壓機”。
1963年,中國第一顆人造金剛石在北京研制成功,隨后在濟南打造出這臺頂壓機。王光祖,90多歲的中國第一顆人造金剛石研制者之一,回憶起那段歷史仍歷歷在目。因為金剛石中試基地設在鄭州,三磨所具備良好的超硬材料量產基礎,所以這臺頂壓機便落戶在了這里。
自人造金剛石在三磨所實現工業量產后,中國人造金剛石產業便如雨后春筍般蓬勃發展。經過數十年的工藝進步和產業鏈條拓展,從一顆金剛石衍生出了一條完整的產業鏈。河南企業不僅打通了從設備到產品的全產業鏈條,而且一些行業龍頭在細分領域幾乎做到了極致,正加速向高端領域延伸。
創新引領:應對全球競爭的新挑戰
在國內廠商加速布局人造鉆石產業的同時,海外的競爭也在加劇。印度作為我國培育鉆石的重要出口國,正大力扶持培育鉆石產業,并計劃將培育鉆石產值的全球占比從目前的水平提高至2025年的更高比例。
然而,中國金剛石產業面臨的挑戰遠不止于此。盡管我國金剛石產業鏈最完整、產量最大,但在功能性金剛石領域的尖端研究上仍面臨重大挑戰。金剛石在航空航天、新一代半導體等尖端技術領域具有極佳的應用潛力,但對金剛石的純度、尺寸、制備和加工工藝提出了更高要求。
為保持金剛石領域的優勢地位,河南省在《河南省“十四五”制造業高質量發展規劃》中明確提出,要鞏固人造金剛石優勢,大力發展寶石級金剛石、高導熱高透光率多晶金剛石等,加快金剛石聚晶、高端刀具等高端制品的研發制造,打造全球超硬材料產業基地。
河南,這個曾經的金剛石生產小作坊,如今已成長為全球人造金剛石的心臟。從一粒微小的砂石到一條璀璨的產業鏈,河南人造金剛石的故事仍在繼續。
記者 彭茜雅